【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料，具体涉及一种用于光催化降解四环素的a@zn-n-c空心纳米立方炭的制备方法。
技术介绍
1、水体中难生化的新兴污染物(如内分泌干扰物、抗生素、药品和个人护理产品等)严重威胁周围环境和人体健康，亟需采用合理手段进行处置。由于具有能耗低、氧化能力强、无二次污染以及反应条件温和等优点，基于半导体的光催化高级氧化技术被认为是解决上述环境问题最有前途的策略之一。然而，常规半导体催化剂(如zno、tio2、mno2)颗粒往往存在活性位点数量少、内部电荷激发、分离以及迁移路径不畅的问题导致其对光响应性差、光生载流子易复合、生成氧化还原活性物种(例如，*h，·oh,·o2-,e四环素.)效率低，最终表现出低可见光催化活性。基于此，开发含有大量、快速且有效电子响应性活性位的光催化剂材料，保证光生载流子“产生-传递-利用”路径的畅通性，成为了本领域的研究热点。
2、因具有结构灵活可调、比表面积大和孔道丰富等特性，类半导体性质的金属-有机骨架(mofs))成为近年来备受关注的新兴光催化材料。在有机配体的分散锚定下，大量过渡金属氧化物簇可以在纳米受限空间内均匀分布，潜在活性位数量显著增加。然而，常见mofs中的“金属-有机配体”结构的稳定性使得金属结节的活化能垒变大，光生电子的产生与迁移效率受阻，可见光催化活性受到抑制。显然，在保证mofs结构稳定性的前提下，允许配体-节点结构间光生电荷快速、高效转移是设计高可见光活性mofs材料的首要挑战。
3、目前还没有一项处理工艺实现zif-8物化微环境的全方位、多角度
技术实现思路
1、本专利技术提供一种用于光催化四环素降解的空心纳米立方炭的制备方法，通过在光活性衬底中掺入金属a(a为mn、fe、co、ni、cu、pd中的至少一种)，并在空气氛围下采用慢速煅烧的方式制备成窄带系的zn-a光活性中心，将该材料用于四环素的光降解实验时，发现合成的a@zn-n-c材料中空位诱导价电子和自由电子(·o2-，h+)的形成和转移是提高其光催化活性的关键。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、一种用于光催化四环素降解的空心纳米立方炭的制备方法，具体包括以下步骤：
4、(1)将29.15～116.6mg的zn(no3)2·6h2o溶解在1～4ml含有0.5～2mg十六烷基三甲基溴化铵的去离子水中；
5、(2)将步骤(1)中的溶液快速注入7.5～30ml含有454～1816mg的2-甲基咪唑的去离子水中，室温搅拌，然后洗涤和离心得到光活性衬底zn-n-c；
6、(3)通过离子交换将金属a掺杂到步骤(2)中的zn-n-c光活性衬底中，并在空气中退火得到非均相a@zn-n-c空心纳米立方炭。
7、步骤(2)室温搅拌30～60min。
8、步骤(2)洗涤液为乙醇，离心转速500～1000r/min，离心5～10min。
9、步骤(3)金属a为mn、fe、co、ni、cu、pd等。
10、步骤(3)退火温度为250～450℃，时间为2h，升温速率为2℃/min。
11、步骤(3)通过离子交换将金属a掺杂到步骤(2)中的zn-n-c光活性衬底中的具体方法是：
12、1)将11～44mg制备的光活性衬底zn-n-c超声分散于乙醇中，得到zn-c-n溶液；
13、2)将2.82～11.29mg含结晶水的金属a盐溶于2.5～10ml水和2.5～10ml乙醇溶液中；
14、3)在室温下将步骤2)的溶液滴加到步骤1)的zn-c-n溶液中，持续搅拌5～8h，离心，用乙醇洗涤数次，再次离心收集产物，干燥过夜。
15、步骤2)所述含结晶水的金属a盐包括金属mn、fe、co、ni、cu、pd等的氯化盐、硫酸盐、硝酸盐等，比如mncl2·4h2o、fecl2·2h2o、nicl2·6h2o、cucl2·2h2o等。
16、本专利技术所得空心纳米立方炭(a@zn-n-c)作为光催化剂对四环素进行光催化降解。
17、本专利技术相对于现有技术，具有如下优点及效果：
18、本专利技术通过强配位和慢速热解的方式，构建了具有丰富氧空位的窄带zn-a双金属光活性空心纳米立方炭(a@zn-n-c)，增强了电子传输路径。
19、本专利技术制备的空心纳米立方炭(a@zn-n-c)相邻的空位和缺陷会捕获自由电子，阻碍光生载流子的重组，进而提高其“产生-传递-利用”效率。
20、本专利技术制备的空心纳米立方炭(a@zn-n-c)中a/zn团簇的局域价电子被光激发、转移并被导带(cb)上的ov捕获形成·o2-，与价带(vb)上的h+一起氧化四环素。
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1.一种用于光催化四环素降解的空心纳米立方炭的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(2)室温搅拌30～60min。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(2)洗涤液为乙醇，离心转速为500～1000r/min，离心5～10min。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(3)金属A为Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Pd中的一种。
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(3)通过离子交换将金属A掺杂到步骤(2)中的Zn-N-C光活性衬底中的具体方法是：
6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(4)退火温度为250～450℃，时间为2h，升温速率为2℃/min。
【技术特征摘要】
1.一种用于光催化四环素降解的空心纳米立方炭的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(2)室温搅拌30～60min。
3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(2)洗涤液为乙醇，离心转速为500～1000r/min，离心5～10min。
4.根据权利要求1所述制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：何亮，罗雪，周华晶，雷鑫，梁胜，邓小永，袁媛，张晓楠，赵文博，季小智，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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